5.4. Электромеханические фильтры

В электромеханических фильтрах резонаторами являются металлические тела (например цилиндры), соединенные металлическими связками (стержнями).

ПЭМ – преобразователь электрических колебаний в механические и наоборот (ПМЭ).

Получаем полосовой фильтр с ПП в районе резонансной частоты механических резонаторов.. Рабочий диапазон – сотни килогерц.

Схема замещения участка электромеханического фильтра может быть представлена из продольно включенного последовательного контура и поперечно включенного параллельного. Общая схема будет содержать каскадно соединенные подобные участки и каждый участок будет давать ослабление аналогично полузвену ПФ типа к.

6. RC – фильтры

6.1. Общие понятия

Недостатки LC – фильтров:

• индуктивность не технологична в изготовлении, ее величина сильно зависит от внешних условий, катушку индуктивности трудно изготовить в миниатюрном виде, она имеет малую добротность по сравнению с конденсатором.

• Конденсаторы более технологичные, их можно изготовить с помощью тонко-пленочной технологии в миниатюрном или в плоском виде.

Поэтому стали изготавливать RC – фильтры, которые можно изготовить в микроминиатюрном виде.

6.2. Различные виды rc – фильтров

6.2.1. Фильтры фнч

- для звена 1 порядка.

Если , то . Если увеличивать частоту, то коэффициент передачи будет уменьшаться, что соответствует ФНЧ. Одно звено не дает нужной крутизны характеристики, поэтому добавляют еще звенья.

Чтобы вычислить выходное напряжение, зная входное, необходимо определить входное сопротивление:

Определив ток I₁, можно узнать U₂.

Можно, применив законы Ома и Кирхгофа, рассчитать токи и напряжения на отдельных участках цепи. Можно составить систему уравнений по методу контурных токов или узловых напряжений. Есть смешанный метод. Вводятся токи и напряжения, и составляется система уравнений для каждого контура и узпа:

Затем находят определитель системы:

Используя методы решения систем уравнений с применением определителей можно найти U₂ , передаточную функцию, затем частотные и временные характеристики.

6.2.2 Фильтры фвч

Фильтры верхних частот обратные фильтрам нижних частот:

Т(∞)=1.С уменьшением частоты коэффициент

передачи уменьшается.

6.2.3 Полосовые фильтры

Полосовой фильтр может составляется путем совмещения звеньев ФНЧ и ФВЧ.

На 0 частоте сигнал не проходит в нагрузку за счет продольных емкостей, а на ∞ частоте за счет поперечных.

6.3. Недостатки rc – фильтров

Основной недостаток – не очень высокая крутизна характеристик, т.е. не очень быстро нарастает ослабление в полосе непропускания, медленнее, чем у таких же LC – фильтров. Поэтому нельзя хорошо ослабить мешающий сигнал с близкой частотой.

У полосовых фильтров на средней частоте полосы пропускания ослабление не равно 0, в то время как у LC – фильтров без учета потерь ослабление на средней частоте равно 0

6.4. Активные rc – фильтры (аrc)

6.4.1. Общие понятия

В таких фильтрах есть RC – элементы и активный элемент. В качестве активного элемента часто выступает управляемый источник, который реализуется с использованием электронных компонентов. Одними из первых АRC – фильтров были фильтры на гираторах или имитаторах индуктивности.

Рассмотрим ФВЧ, где индуктивность подключена к общему проводу (корпусу) .

С_Н

В данном ФВЧ индуктивность заменяют гиратором, нагруженным на емкость C_H, входное сопротивление которого: Гиратор имеет подключение к корпусу, да еще и источник питания. Гираторы изготавливаются в виде микросхемы

Для ФНЧ индуктивность не соединяется с корпусом и здесь для ее имитации требуется 2 гиратора и емкость, включенную между ними.

,